2. metodología - Universidad Nacional de Colombia

Caracterización de la deformación y metamorfismo de los Esquistos de Sabaletas
2. METODOLOGÍA
A continuación se describen las fases metodológicas desarrolladas en el proyecto:
2.1 Revisión y análisis de la información
Esta fase se llevó a cabo por medio de la elaboración de un estado del arte, el cual fue orientado
durante los cursos de seminario de la Maestría en Ingeniería de Materiales y Procesos de la
Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. El estado del arte está dividido en dos partes,
una es la revisión bibliográfica, donde se hizo una síntesis de los trabajos geológicos previos que
involucran los Esquistos de Sabaletas y las unidades geológicas relacionadas y la segunda parte
corresponde a un marco conceptual donde se discuten temas sobre geología, especialmente en las
áreas de petrología metamórfica, microtectónica y estructural. Adicional a esto, se revisó y analizó
el material cartográfico concerniente a mapas topográficos, geológicos y temáticos del área.
2.2 Trabajo de campo de geología estructural
Para este estudio se realizaron cortes estructurales que tuviesen el mayor cubrimiento posible de
los Esquistos de Sabaletas y de las zonas de contacto con las unidades adyacentes. Estos cortes se
realizaron principalmente por quebradas y algunos caminos, con una orientación aproximada E-W,
perpendicular al rumbo general de las estructuras N-S de los Esquistos. Los objetivos principales
de esta fase fueron la identificación y caracterización metamórfica de los esquistos, la relación con
las unidades adyacentes y la adquisición de datos estructurales como: foliaciones principales y
secundarias, lineaciones de estiramiento de minerales, flancos y ejes de pliegues, fallas y diaclasas.
Al mismo tiempo, se recolectaron muestras para los posteriores análisis de geoquímicos y para la
realización de secciones delgadas orientadas para los análisis microestructurales.
2.3 Análisis de petrología metamórfica
Los análisis de la petrología metamórfica se realizaron con base a 35 muestras obtenidas en
campo, de las cuales se seleccionaron 18 para la elaboración de secciones delgadas: doce de los
Esquistos de Sabaletas y seis de la Formación Barroso, teniendo en cuenta parámetros como
cubrimiento de la unidad, variación litológica y grado de alteración. De estas secciones delgadas
seis son secciones delgadas orientadas, destinadas para los análisis microestructurales y seis son
secciones delgadas pulidas para los análisis de química mineral.
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Caracterización de la deformación y metamorfismo de los Esquistos de Sabaletas
El análisis petrográfico constó de la descripción de las propiedades ópticas de los minerales
constituyentes, la determinación de texturas, morfología de la foliación, composición mineral
porcentual, paragénesis y alteraciones, para la posterior interpretación de los protolitos y los
eventos de deformación y metamorfismo.
2.4 Análisis microestructural
Para el análisis microestructural se utilizaron las secciones delgadas orientadas, las cuales son
cortes de forma perpendicular a la foliación y paralela a la lineación, en la dirección XZ (FIGURA
2.1). Estas secciones tienen como objetivo obtener información estructural de los indicadores
cinemáticos que permitan establecer un sentido de cizalla y de los mecanismos de deformación
que presentan estas rocas. Otro de los objetivos es identificar el (los) evento(s) metamórfico(s) y
la(s) fase(s) de deformación, su secuencia y las condiciones en que se produce(n). Con los
indicadores cinemáticos también se realizaron análisis de los vectores de esfuerzos, para
determinar las direcciones de compresión, distención y cizallamiento. Los datos obtenidos en el
análisis microtectónico se correlacionaron con los datos obtenidos en los afloramientos y son
reflejados en los cortes estructurales y los diagramas estereográficos.
FIGURA 2.1 Secciones delgadas orientadas indicando los pasos seguidos para la obtención de una sección delgada
orientada. A. Identificación de la esquistosidad y lineación principal en el afloramiento. B. Obtención de la muestra paralela a
la lineación y perpendicular a la foliación. C. Identificación de las direcciones X-Z. D. Sección delgada orientada con las
direcciones X-Z indicadas.
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Caracterización de la deformación y metamorfismo de los Esquistos de Sabaletas
2.5 Procesamiento de los datos y discusión de los
resultados
Para esta fase se realizó la compilación de los datos obtenidos en campo y en laboratorio, los
cuales se procesaron y se presentarán en los capítulos siguientes en forma de cortes estructurales,
diagramas estereográficos, mapas geológicos, formatos petrográficos, tablas y gráficas, que son
acompañados por una descripción. Por último se realizó la integración de la información, la
discusión y la interpretación traducida en un modelo evolutivo para los Esquistos de Sabaletas.
2.6 Objetivos del estudio
2.6.1 Objetivo General
Realizar la caracterización estructural y metamórfica de la unidad Esquistos de Sabaletas, parte
norte de la Cordillera Central de Colombia.
2.6.2 Objetivos específicos
Establecer las características estructurales de esta unidad a nivel mesoscópico y
microscópico.
Definir la facies y el grado metamórfico de las rocas analizadas y establecer las
características del protolito.
Inferir los mecanismos de deformación y las fases de deformación que han afectado esta
unidad.
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Caracterización de la deformación y metamorfismo de los Esquistos de Sabaletas
3. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Y TECTÓNICA
Se realizaron cuatro cortes estructurales con dirección aproximada E-W. De norte a sur: Quebrada
Chachafruta cercana al corregimiento de Sevilla, Quebrada Sabaletas al norte del Municipio de
Armenia-Mantequilla, Río Amagá y carretera Amagá-Bolombolo (FIGURA 3.1).
FIGURA 3.1 Mapa Geológico. Modificado de Grosse (1926); Mejía et al. (1983a); Mejía et al. (1983b); Gómez et al. (2007).
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3.1 Perfil estructural Quebrada Chachafruta
El corte en la Quebrada Chachafruta (FIGURA 3.2) está ubicado al suroccidente del corregimiento
de Sevilla. Sobre el extremo occidental del corte, afloran basaltos porfiríticos y afaníticos asociados
a la Formación Barroso (Mejía et al., 1983a y 1983b). Los basaltos desarrollan foliación milonítica
incipiente, con ángulos de inclinación entre 30° y 45° y dirección E-SE. En estas rocas predomina
una deformación frágil, caracterizada por fracturas y algunas zonas de despegue con inclinaciones
entre 20° y 35° al E-SE, aunque hacia la parte oriental, cerca al contacto con los Esquistos de
Sabaletas, se encuentran algunos pliegues con planos axiales con vergencia al occidente.
Hacia la cabecera de la Quebrada Chachafruta, afloran los esquistos cuarzo-muscovíticos y
esquistos actinolíticos de Sabaletas, estos últimos presentan una foliación S1 continua definida por
cristales aciculares de actinolita, con dirección de inclinación (dip direction) promedio de 52°092°
(ángulo de inclinación-dirección de inclinación con respecto al norte de una estructura planar;
nomenclatura sugerida por McClay, 1987, traducción de los términos al idioma español por
Rossello, 2009), con ángulos de inclinación que oscilan entre 32° y 88° hacia el E-SE, similar a la
tendencia de los basaltos de la Formación Barroso de la parte occidental. Hacia el extremo oriental
el plegamiento es isoclinal apretado. También se presentan algunas zonas de falla con ángulos de
inclinación menores a 45° con dirección E-NE, en especial en los esquistos cuarzo-muscovíticos.
Perfil Estructural Quebrada Chachafruta
N 65º E
S 65º W
W
E
S1
2000
1750
1500
n=5 (S1)
n=9 (S1)
1250
1000
S1
750
500
250
0
1 Km
Esquistos de Sabaletas
Formación Barroso
Estructura Interpretada
Falla
FIGURA 3.2 Perfil estructural Quebrada Chachafruta. Corte segmentado. El contacto entre los basaltos de la Formación Barroso y los
Esquistos de Sabaletas no se pudo definir en esta quebrada. Los diagramas estereográficos representan los contornos de polos. Los
intervalos de contorno están al 2% del 1% del área.
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3.2 Perfil estructural Quebrada Sabaletas
En el extremo occidental del perfil estructural de la Quebrada Sabaletas (FIGURA 3.3), se
presentan basaltos asociados a la Formación Barroso (sensu Mejía et al., 1983a y 1983b), con
textura ígnea volcánica afanítica a porfirítica, fenocristales de plagioclasa con alta densidad de
fracturas, generalmente rellenas por cuarzo y que tienen una apariencia masiva pero presentan
foliación dinámica incipiente. Esta foliación muestra una dirección de inclinación promedio
69°094° con ángulos de inclinación que varían entre 50° y 85°, especialmente hacia el contacto
con los Esquistos de Sabaletas (FIGURA 3.4 A). Dicha foliación tiene un patrón bien definido y
regularmente espaciado, con orientación de cristales fibrosos, posiblemente de actinolita (?)
(FIGURA 3.4 B). En algunos sectores, el clivaje muestra pliegues apretados con cabeceo del eje
axial al norte y una inclinación de los planos axiales mayores a 70° (FIGURA 3.4 C). Existen algunos
segmentos de menos de 10 m de espesor donde hay trituración y cataclasis, que presentan un
buzamiento subvertical y una dirección aproximada N-S, conformados por lentes de rocas
cataclásticas a partir de basaltos, compuestos principalmente por cuarzo recristalizado de tamaño
medio y arcillas. Las rocas cataclásticas muestran un contacto neto con esquistos cuarzomuscovíticos, que tienen una foliación S1 definida por láminas milimétricas de muscovita y grafito
con dirección de inclinación 45°075° (FIGURA 3.4 D). Los esquistos cuarzo-muscovíticos tienen
un clivaje S1 promedio 70°101°. Las inclinaciones se verticalizan y el plegamiento es apretado,
hacia el oriente de la unidad. Es común encontrar superficies de despegue con ángulos de
inclinación entre 45° y 60° con vergencia al SW.
En la parte central del perfil estructural de la Quebrada Sabaletas, afloran esquistos actinolíticos
intercalados con esquistos cuarzo-muscovíticos que muestran foliación dinámica S1, definida por la
actinolita en los primeros y láminas de muscovita y grafito en los últimos. El clivaje S1 tiene un
promedio 57°129° con ángulos de inclinación entre 30° y 90°, variando a 84°106° en virtud de
plegamientos apretados con planos axiales subverticales. Esta tendencia de dirección de
inclinación hacia el occidente se mantiene por algunas decenas de metros y cambia de dirección al
E-SE, por plegamiento asimétrico apretado (FIGURA 3.5 A). Se encuentran algunas zonas de
despegue con ángulos de inclinación entre 40° y 50° en dirección NE, con desplazamiento de 1 a 2
m. (FIGURA 3.5 B). En la parte más oriental del corte, hacia el contacto con la Diorita de Pueblito,
los Esquistos presentan una foliación subvertical S1 con dirección de inclinación promedio
83°100° y segmentos de decenas de metros con promedio 73°278°. La intercalación de
esquistos actinolíticos y esquistos cuarzo-muscovíticos es muy fina, con cierto predominio de los
últimos hacia el contacto con la Diorita (FIGURA 3.5 C y D). En este sector se observaron, en el
plano XZ del elipsoide de deformación, lentes de cuarzo asimétricos, deformados por esfuerzos de
cizalla, que denotan un componente de rumbo dextral (FIGURA 3.5 E y F). Esta estructura muestra
que la deformación aparte de tener una componente compresiva que genera una foliación
penetrativa S1 y unos pliegues F2 tambien tinene una componente transcurrente, o sea que la
deformación es de tipo transpresivo (Jones et al., 2004).
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Perfil Estructural Quebrada Sabaletas
N 42º W
S 42º E N 81º W
S 81º E
2000
L1
1750
1500
n=12
1250
1000
750
500
250
0
S1
S1
S1
S1
S1
1 Km
n=4 (S1)
n=9
n=7
n=4
n=7 (S1)
n=9(S1)
n=8
n=8 (S1)
Esquistos de Sabaletas
Formación Barroso
Milonitas
Gabro y Diorita de Pueblito
Rocas Ultramáficas
Falla
n=8
n=8 (S1)
Estructura Interpretada
FIGURA 3.3 Perfil estructural Quebrada Sabaletas. El diagrama de polos de la parte superior representa la lineación mineral L1 en los Esquistos. Los diagramas de contornos de polos de la parte
inferior representan las foliaciones S1 de los Basaltos de Barroso, los Esquistos de Sabaletas y la Diorita y el Gabro de Pueblito. Los diagramas estereográficos representan los contornos de polos. Los
intervalos de contorno están al 2% del 1% del área.
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Caracterización de la deformación y metamorfismo de los Esquistos de Sabaletas
FIGURA 3.4 Secuencia fotográfica de occidente a oriente de las rocas de la Formación Barroso en la Quebrada Sabaletas, cerca al
contacto con los Esquistos de Sabaletas. A. Foliación S1 con direcciónde inclinación subvertical. B. Cristales de sulfuros en los basaltos
con alineados por la foliación dinámica. C. Plano axial de un pliegue F2 tipo “Kink” en basaltos porfiríticos. D. Plano de falla que pone en
contacto basaltos deformados de la Formación Barroso (K2-Vm4) y esquistos cuarzo-muscovíticos de Sabaletas (NP?Ma3). La
nomenclatura de las unidades es adaptada del Mapa Geológico de Colombia, escala 1:500.000 (Gómez et al., 2007).
En la parte oriental del perfil estructural de la Quebrada Sabaletas, se puede observar el contacto
fallado entre el Gabro de Pueblito con los Esquistos de Sabaletas, que se presenta una como una
franja entre 20 y 30 m de espesor, donde la roca es triturada y milonitizada (FIGURA 3.6 A).
También se encuentran lentes de rocas máficas serpentinizadas (FIGURA 3.6 B). En este sector la
Diorita de Pueblito tienen foliación milonítica, donde se pueden ver cristales de plagioclasa con
estiramiento, rotación y recristalización, algunos con asimetría por la cizalla producida. Estas rocas
presentan foliación milonítica bien definida con promedio 53°045°, posiblemente producto de
esfuerzos compresivos (FIGURA 3.6 C y D).
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Caracterización de la deformación y metamorfismo de los Esquistos de Sabaletas
FIGURA 3.5 Estructuras de los Esquistos de Sabaletas en la Quebrada Sabaletas. A. y B Estructuras en la parte media de la unidad. A.
La foliación en toda la unidad cambia gradualmente de dirección de inclinación de E-SE a W-NW por medio de plegamiento. B.
Intercalación de esquistos actinolíticos y esquistos cuarzo-moscovíticos. Se observa como la foliación es truncada por fallamiento
inverso. C, D, E y F. Secuencia fotográfica de occidente a oriente de las estructuras cerca al contacto con el Gabro de Pueblito. C y D.
Pliegues en la foliación. E y F. Vista en planta de lentes de cuarzo con asimetría a causa de esfuerzos de cizalla de sentido dextral. F.
Pliegues apretados tumbados en los lentes de cuarzo.
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